CN115639337A - 具有原位富集性能的环境水体采样装置及采样方法 - Google Patents
具有原位富集性能的环境水体采样装置及采样方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115639337A CN115639337A CN202211661827.8A CN202211661827A CN115639337A CN 115639337 A CN115639337 A CN 115639337A CN 202211661827 A CN202211661827 A CN 202211661827A CN 115639337 A CN115639337 A CN 115639337A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- enrichment
- sampling
- water
- module
- environmental
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 174
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 112
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 title claims abstract description 53
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 239000003480 eluent Substances 0.000 claims description 17
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 14
- UOFGSWVZMUXXIY-UHFFFAOYSA-N 1,5-Diphenyl-3-thiocarbazone Chemical group C=1C=CC=CC=1N=NC(=S)NNC1=CC=CC=C1 UOFGSWVZMUXXIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 10
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 8
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 5
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- IDKCKPBAFOIONK-UHFFFAOYSA-N 3,4-dimethylbenzenethiol Chemical compound CC1=CC=C(S)C=C1C IDKCKPBAFOIONK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims description 4
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 claims description 4
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 3
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 3
- VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N ammonium oxalate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)C([O-])=O VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 claims description 3
- 229960001051 dimercaprol Drugs 0.000 claims description 3
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 26
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002730 mercury Chemical class 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- WQABCVAJNWAXTE-UHFFFAOYSA-N dimercaprol Chemical compound OCC(S)CS WQABCVAJNWAXTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010249 in-situ analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000010223 real-time analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013582 standard series solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有原位富集性能的环境水体采样装置、以及使用该采样装置的环境水体采样方法。该装置包括采样模块、过滤模块和外部连接模块，其中采样模块包括富集柱和放置室，放置室设有空腔，用于放置富集柱；过滤模块包括过滤膜和膜固定装置；外部连接模块包括入水部分和出水部分，入水部分设有凸起，出水部分设有卡槽，将凸起旋入卡槽可将整个装置组装成一个整体，出水部分一端设有渐缩结构，可与流体驱动装置连接。本发明装置集富集功能于一体，样品可省略前处理过程直接用于检测，简化采样检测过程，操作简单，携带方便，可避免采集的水样在存储和运输过程中的损失，也可应用于突发环境事件的应急监测。
Description
技术领域
本发明属于环境采样装置技术领域，更具体地涉及一种具有原位富集性能的环境水体采样装置及使用所述采样装置进行环境水体采样方法。
背景技术
重金属作为一类重要的污染物，对生物及人体健康具有重要影响。随着工农业的发展，大量重金属污染物被排放到包括水体在内的各种环境介质中，因此，对水体中重金属元素组成及其含量进行快速、精确的检测具有重要意义。
样品采集是影响后续分析检测准确性的关键步骤。通常情况下，水体中的重金属含量较低，无法直接进行检测，需将水体的重金属进行富集浓缩后再进行含量测定，所以需要首先将采集后的大体积水样存储在特定的容器中，在存储的过程中，重金属离子可能会发生沉淀或者吸附到容器而导致检测的结果与实际情况不一致。此外，多数情况下并不能对水样进行原位、实时的分析检测，采集的水样从采集地到分析实验室之间存在一段距离，运输样品的过程中，由于环境条件改变导致的物理、化学和生物等各种变化也会影响水样中重金属的含量，从而影响检测结果，降低分析的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明主要目的在于提供一种具有原位富集性能的环境水体采样装置及采样方法，以期能够方便快捷地实现环境水体中重金属的原位富集采样。
为达到上述技术目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种具有原位富集性能的环境水体采样装置，包括采样模块、过滤模块和外部连接模块，其中：
所述采样模块包括放置室和设置于所述放置室内的富集柱，所述富集柱用于对流入所述采样模块的环境水体中的待测成分进行富集；
所述过滤模块包括过滤膜，用于对进入所述采样模块的环境水体进行过滤；
所述外部连接模块用于给所述采样模块提供支撑和与外部连接的接口和通道。
所述采样模块中的放置室内设有若干空腔，所述空腔按等距圆周阵列分布，用于放置所述富集柱；
所述过滤模块还包括膜固定装置，所述膜固定装置包括支撑格栅和卡环；
所述外部连接模块包括入水部分和出水部分，所述入水部分和出水部分的内部均为中空结构，用于容纳组装后的所述采样模块与过滤模块；所述入水部分远离采样模块的一端为渐缩结构，与水体连接，另一端设有凸起；所述出水部分远离采样模块的一端设有渐缩结构，能够用于与流体驱动装置连接，另一端设有卡槽，与所述入水部分的凸起相匹配；所述入水部分和出水部分之间设置密封装置，以保证整个装置的密封性。
所述采样模块中富集柱的数量与放置室的空腔数量相匹配，二者数量可根据采样需求进行设计，可设有1-20个，优选3个。
所述富集柱材质为C18、尼龙、二氧化硅、功能性树脂材料，优选C18材料。
所述过滤模块中过滤膜材质为聚四氟乙烯、聚醚砜、混合纤维素酯、尼龙、聚偏氟乙烯等材料，优选尼龙材料。
所述过滤膜的孔径为0.1-2μm，优选0.22μm。
所述外部连接模块中入水部分表面的凸起通过旋入方式与出水部分的卡槽实现整个装置的组合；或者，所述外部连接模块中入水部分与出水部分通过螺纹结构进行连接，实现整个装置的组合。
所述流体驱动装置为针筒注射器或蠕动泵。
所述的具有原位富集性能的环境水体采样装置进行采样，包括以下步骤：
步骤一：组装所述具有原位富集性能的环境水体采样装置，将其与外部的流体驱动装置连接；
步骤二：当采样模块中的富集柱本身不存在富集功能时，利用流体驱动装置将修饰剂载入富集柱中，对所述富集柱进行修饰活化，得到修饰活化的富集柱；当富集柱本身具有富集功能时，直接进行下一步骤；
步骤三：将环境水体载入所修饰活化或已具备富集功能的富集柱中，对水体中待测物进行萃取富集，得到富集有待测物的富集柱；
步骤四：将富集有待测物的富集柱取出，装入卡套，连接至在线检测体系中；
步骤五：利用洗脱液对富集在富集柱上的待测物进行洗脱；
步骤六：利用洗脱液将洗脱下来的富集的待测物载入检测器中，对脱附的待测物进行在线痕量含量测定或形态分析。
所述洗脱液选自2-巯基乙醇、2 ,3-二巯基丙醇、硫代硫酸钠、半胱氨酸、草酸铵和硝酸；所述修饰剂选自双硫腙、4 ,4 '-联苯二硫醇、3 ,4-二甲基苯硫酚；所述检测器包括电感耦合等离子体质谱、原子吸收光谱、原子发射光谱、原子荧光光谱、气相色谱和液相色谱。
基于上述方案可知，本发明的具有原位富集性能的环境水体采样装置相对于现有技术至少具有如下有益效果之一：
（1）本发明的装置集富集功能于一体，利用功能性的富集柱，可实现不同环境水体中重金属的原位富集采样；
（2）采样后，可直接取出富集柱，直接用于下一步的检测，提高了便捷性，也避免出现水体样本操作时被污染的情况；
（3）此装置简化以往直接取水运输水样的过程，避免水样在存储和运输过程中的损失，同时也很大程度上节约了采样与检测过程中所消耗的人力物力财力；
（4）此装置结构简单，组装方便，采样通量高；
（5）此装置可利用注射器直接驱动，不需要额外动力，操作简单，携带方便，可应用于偏远地区环境水体的采样，也可应用于突发环境事件的应急监测。
附图说明
图1a是根据本发明的环境水体采样装置的一实施例的结构立体装配示意图；
图1b是根据图1a的环境水体采样装置的组装后的结构示意图；
图1c是根据图1b的环境水体采样装置的A-A剖面结构示意图；
图2a是根据本发明的采样模块中放置室的一个实施例的结构示意图；
图2b是根据图2a的采样模块中放置室的俯视图；
图3a是根据本发明的过滤模块中膜固定装置的一个实施例的结构立体装配示意图；
图3b是根据图3a的过滤模块中膜固定装置的俯视图；
图3c是根据图3b的过滤模块中膜固定装置的B-B剖面示意图和局部示意图C；
图4是根据本发明的环境水体采样方法的一实施例的主要流程图；
图5是根据本发明的一个实施例的水中汞元素含量的标准曲线以及采样装置富集后的测量值的计算结果示意图；
图6是根据本发明的一个实施例的水中汞元素的一种在线检测体系的示意图。
附图标记：
1 入水部分；2 卡环；3 过滤膜；4 支撑格栅；5 富集柱；6 放置室；7 出水部分；8密封垫片；11 进水口；61 环形凹槽；62 凹槽；63 空腔；12 凸起；71 出水口；72 卡槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
本公开发明了一种具有原位富集性能的环境水体采样装置的一个实施例，如图1a到图1c所示，包括采样模块、过滤模块和外部连接模块，其中：
图1a是所述环境水体采样装置的结构立体装配示意图。如图1a所示，该环境水体采样装置包括采样模块、过滤模块和外部连接模块。其中采样模块和过滤模块组装后置于外部连接模块的空腔中。
所述采样模块包括富集柱5和放置室6。所述过滤模块包括过滤膜3和膜固定装置，所述膜固定装置包括卡环2与支撑格栅4。所述外部连接模块包括入水部分1、出水部分7，甚至包括密封垫片8。
图1b是根据图1a的环境水体采样装置的组装后的结构示意图，图1c是根据图1b的环境水体采样装置的A-A剖面结构示意图。如图1a-1c所示，所述放置室6直接放置在入水部分1与出水部分7的内部空腔，放置室6上表面与入水部分1的内置环形平面相配合，放置室6下表面与出水部分7的内置环形平面相配合。所述入水部分1的内部为中空结构，其远离采样模块的一端为渐缩结构，与水体连接，另一端设有凸起12；所述出水部分7的内部为中空结构，其靠近采样模块的一端设有卡槽72，另一端设有渐缩结构，可与流体驱动装置连接；所述密封垫片的主要作用就是保证整个装置的密封性。通过将凸起12旋入卡槽72，可将整个装置组装成一个整体。所述入水部分的凸起与所述出水部分的卡槽相匹配，通过入水端表面的凸起旋入出水端的卡槽，实现整个装置的组装。
所述入水部分、出水部分之间的可拆卸连接有多种连接方式可以选择，原则上只要能够满足富集柱的密封效果即可，并不局限在卡槽与凸起。
在一个实施方式中，所述可拆卸连接是螺纹连接方式，通过所述入水部分、出水部分上的内螺纹结构及外螺纹结构匹配连接。
在一个实施方式中，如图2a到图2b所示，所述放置室6设有至少一个空腔63，空腔63按圆周阵列分布，用于放置富集柱。所述富集柱5可垂直插入放置室6的空腔63。所述放置室的空腔底部设有环形凹槽61，用于一端固定富集柱5，防止其掉落，具体地，富集柱5下表面紧贴放置室6的环形凹槽61的上表面，富集柱5上表面与放置室6的凹槽62的底面齐平。
所述采样模块中富集柱5的数量与放置室的空腔数量相匹配，二者数量可根据采样需求进行设计。
在一个实施方式中，所述数量为1-20个，进一步优选数量为3个。
所述富集柱经修饰剂修饰活化后，可实现富集功能。
在一个实施方式中，所述富集柱是一离子交换柱，在该富集柱内设有吸附材料。
在一个实施方式中，所述富集柱材质为C18、尼龙、聚苯乙烯、聚酯、二氧化硅、光敏树脂等材料。优选所述富集柱材质为C18材料。
所述过滤模块包括过滤膜3和膜固定装置，如图3a至图3c所示，图3a是根据本发明的过滤模块中膜固定装置的一个实施例的结构立体装配示意图，图3b是根据图3a的过滤模块中膜固定装置的俯视图，图3c是根据图3b的过滤模块中膜固定装置的B-B剖面示意图和局部示意图C。
所述膜固定装置包括卡环2与支撑格栅4。如图3a至图3c所示，支撑格栅4一方面用来支撑过滤膜，防止过滤膜因水压出现破裂，另一方面设有格栅结构用于水体的流通；如图3c所示，卡环2压入支撑格栅4，通过形状锁合的方式连接，将过滤膜固定在中间部分。其还能防止过滤膜在采样或消解过程中位置偏移。
所述过滤模块整个置于放置室6的凹槽62中，支撑格栅4的下表面与凹槽62底面贴合；所述过滤模块的高度略低于凹槽62的高度，以便于安装。
所述过滤模块中过滤膜材质可选自聚四氟乙烯、聚醚砜、混合纤维素酯、尼龙、聚偏氟乙烯等材料。
在一个实施方式中，所述材料是尼龙材料。
在一个实施方式中，所述过滤膜有多种孔径，可以根据检测分析对象的不同需要更换。
在一个实施方式中，所述过滤膜的孔径为0.1-2μm。
在一个实施方式中，所述过滤膜的孔径为0.22μm。
使用所述环境水体采样装置，通过采集水体中的重金属元素样品，并对所采集的重金属元素进行技术和特征记录等分析工作。
所述环境水体采样装置能够最大限度的在有接近现实情况的条件下进行分析，尽可能的还原现状，得到准确的数据。
在一个实施方式中，如图1a至1c所示。所述外部连接模块包括入水部分1与出水部分7，所述入水部分1前端设有进水口11，可直接伸入环境水体中，或者通过连接软管延长其前端部分，对于特定深度的水样进行采集；所述出水部分7设有出水口71，出水口设有渐变结构，其与流体驱动装置连接。在一个实施方式中，所述流体驱动装置为针筒注射器或蠕动泵。进一步，所述外部连接模块还包括密封垫片8。
所述过滤模块整个置于放置室6的凹槽62中，支撑格栅4的下表面与凹槽62底面贴合；所述过滤模块的高度略低于凹槽62的高度，以便于安装。
所述放置室6直接放置在入水部分1与出水部分7的内部空腔，放置室6上表面与入水部分1的内置环形平面相配合，放置室6下表面与出水部分7的内置环形平面相配合。
所述入水部分1的内部为中空结构，其远离采样模块的一端为渐缩结构，与水体连接，另一端设有凸起12；所述出水部分7的内部为中空结构，其靠近采样模块的一端设有卡槽72，另一端设有渐缩结构，可与流体驱动装置连接；所述密封垫片的主要作用就是保证整个装置的密封性。通过将凸起12旋入卡槽72，可将整个装置组装成一个整体。所述入水部分的凸起与所述出水部分的卡槽相匹配，通过入水端表面的凸起旋入出水端的卡槽，实现整个装置的组装。优选如图1b所示，入水部分1设有凸起12，出水部分7设有卡槽72，将凸起12旋入卡槽72，可将整个装置组装成一个整体。
进一步的，所述入水部分、出水部分之间的可拆卸连接有多种连接方式可以选择，原则上只要能够满足富集柱的密封效果即可，并不局限在卡槽与凸起。在一个实施方式中，所述可拆卸连接可以是螺纹连接方式，通过所述入水部分、出水部分上的内螺纹结构及外螺纹结构匹配连接。
实施例2
本发明环境水体采样方法，可以采用前述实施例1中具有原位富集性能的环境水体采样装置进行操作，包括以下步骤：
步骤一：组装所述具有原位富集性能的环境水体采样装置，将其与外部的流体驱动装置连接。
步骤二：当采样模块中的富集柱本身不存在富集功能时，利用流体驱动装置将修饰剂载入富集柱中，对所述富集柱进行修饰活化，得到修饰活化的富集柱；当富集柱本身具有富集功能时，直接进行下一步骤；
步骤三：将环境水体载入所修饰活化或已具备富集功能的富集柱中，对水体中待测物进行萃取富集，得到富集有待测物的富集柱；
步骤四：将富集有待测物的富集柱取出，装入卡套，连接至在线检测体系中；
步骤五：利用洗脱液对富集在富集柱上的待测物进行洗脱；
步骤六：利用洗脱液将洗脱下来的富集的待测物载入检测器中，对脱附的待测物进行在线痕量含量测定或形态分析。
进一步，所述洗脱液选自2-巯基乙醇、2 ,3-二巯基丙醇、硫代硫酸钠、半胱氨酸、草酸铵和硝酸；所述修饰剂选自双硫腙、4 ,4 '-联苯二硫醇、3 ,4-二甲基苯硫酚；所述检测器包括电感耦合等离子体质谱、原子吸收光谱、原子发射光谱、原子荧光光谱、气相色谱和液相色谱。
在一个更具体的方案中，如图4根据本发明的环境水体采样方法的一实施例的主要流程图，该采样方法使用如实施例1所示的环境水体采样装置进行环境水体采样。
其中，标准曲线的测定：取适量的含有待测重金属元素的待测溶液作为标准使用液，稀释后制备多个浓度点的标准系列。按照分析条件，由低浓度到高浓度依次对标准系列溶液直接进样，利用检测器直接测定，以待测重金属元素的质量浓度（ng mL-1）为横坐标，对应的响应值为纵坐标，绘制标准曲线、计算回归方程y=aX+b。
具体地，可以使用Shimadzu 2030 ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪进行采样装置性能检测。还可以是原子吸收光谱、原子发射光谱或原子荧光等多种检测方式。下面以不同浓度的系列汞溶液为例，使用Shimadzu 2030ICP-MS（电感耦合等离子体质谱仪）进行采样装置性能检测。所配的汞溶液浓度为0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 ng mL-1。利用前述采样装置对浓度为2.0ng mL-1汞溶液的富集检测情况来说明装置的性能，可以包括以下步骤：
步骤21：利用膜固定装置固定过滤膜，完成过滤模块的组装。
步骤22：将富集柱如C18柱安装到放置室空腔中，完成采样模块的组装。
步骤23：将过滤模块安装到采样模块的前端，再将安装好的结构装入外部连接模块，采样模块前后端与外部连接模块中间需安装垫片。
步骤24：外部连接模块中入水端表面的凸起旋入出水端的卡槽，实现整个装置的密封组合。
步骤25：利用流体驱动装置将修饰剂载入富集柱中，对所述富集柱进行修饰活化，得到修饰活化的富集柱。
所述修饰剂可以是双硫腙、4 ,4 '-联苯二硫醇、3 ,4-二甲基苯硫酚。
优选地，所述修饰剂是双硫腙溶液。
具体地，利用5 mL注射器吸取含量为12.5 μg的双硫腙溶液1 mL载入C18柱中，对C18柱进行修饰活化，得到双硫腙修饰活化的C18柱。
步骤26：将含有重金属的待测溶液载入所修饰活化的富集柱中，对重金属进行萃取富集，得到富集有重金属的富集柱。
所述待测溶液流动经过富集柱，待测溶液中的重金属被吸附在设置于富集柱内的吸附材料中。该待测溶液经针筒注射器或蠕动泵等流体驱动装置以合适的缓慢速度蠕动下进入富集柱，水体中的重金属元素吸附在富集柱内的吸附材料如C18材料中，待测溶液中的其它成分作为废液流出。
优选地，可以通过控制流体驱动装置的运行和停止，控制了进样时间，也即控制了进样量。
步骤27：将富集有重金属的富集柱取出，安装至如图6所示的在线检测体系中。
进一步，如图6根据本发明的一个实施例的一种在线检测体系的示意图。
步骤28：标准曲线的测定。
步骤29：利用洗脱液对富集在富集柱上的重金属进行洗脱。
打开泵，洗脱液流经富集柱就可将吸附在富集柱内的重金属元素洗脱出来。其中，洗脱液的种类和浓度也是影响重金属元素富集效果的关键因素。所述洗脱液可以是2-巯基乙醇、2 ,3-二巯基丙醇、硫代硫酸钠。优选地，所述洗脱液是2-巯基乙醇。
步骤30：利用洗脱液将洗脱下来的富集的重金属载入检测器中，对脱附的重金属进行在线痕量含量测定或形态分析。
对步骤29中获得的洗脱出的溶液进行元素检测和分析可以将洗脱下来的富集的重金属元素在线载入ICP-MS中，由计算机采集数据，带入回归方程y=aX+b，可计算出实际测定结果，对脱附的重金属元素进行在线痕量含量测定。
考虑所测水样中各元素的含量情况，优选用适量的线性范围为标准曲线范围。优选地，线性相关系数R2大于或等于0.999。
实施例3
具体的，以不同浓度的系列汞溶液为例，进行采样装置性能检测。
配制双硫腙溶液作淋洗液，2-巯基乙醇为洗脱液。
取适量的汞元素标准使用液，稀释后制备6个浓度点的标准系列，各点汞元素的质量浓度分别为0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 ng mL-1。
以汞元素（二价汞）的质量浓度（ng L-1）为横坐标，对应的ICP-MS所测谱峰面积（响应值）为纵坐标，建立标准曲线（见图5）。
利用采样装置对浓度为2.0 ng mL-1汞溶液的富集检测情况来说明装置的性能。
该方法包括以下步骤：
步骤31：利用膜固定装置固定过滤膜，完成过滤模块的组装。
步骤32：将富集柱安装到放置室空腔中，完成采样模块的组装。
步骤33：将过滤模块安装到采样模块的前端，再将安装好的结构装入外部连接模块，采样模块前后端与外部连接模块中间需安装垫片。
步骤34：外部连接模块中入水端表面的凸起旋入出水端的卡槽，实现整个装置的密封组合。
步骤35：利用5 mL注射器吸取含量为12.5 μg的双硫腙溶液1 mL载入富集柱中，对所述富集柱进行修饰活化，得到修饰活化的富集柱。
步骤36：利用5 mL注射器吸取浓度为2.0 ng mL-1的汞溶液1 mL载入所修饰活化的富集柱中，对汞进行萃取富集，得到富集有汞的富集柱。
步骤37：将富集有汞的富集柱取出，安装至在线检测体系中。
步骤38：利用体积浓度为1%的2-巯基乙醇对富集在富集柱上的汞进行洗脱。
步骤39：利用体积浓度为1%的2-巯基乙醇将洗脱下来的富集的汞在线载入ICP-MS中，对脱附的汞进行在线痕量含量测定。
汞元素标准曲线的检测结果如图5所示，其R2为0.999，线性拟合方程为y=2112.66x -151.97，其中x为二价汞溶液的浓度，y为ICP-MS的谱峰面积值。而利用本发明采样装置对浓度为2.0 ng mL-1的汞溶液进行富集的检测结果如图5中★所示，根据所测峰面积值与线性拟合方程可推算出实际测定浓度为2.4 ng mL-1，回收率为120%，表明此装置可实现重金属的原位富集采样以及在线洗脱检测，操作简单，携带方便。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有原位富集性能的环境水体采样装置，其特征在于，包括采样模块、过滤模块和外部连接模块，其中：
所述采样模块包括放置室和设置于所述放置室内的富集柱，所述富集柱用于对流入所述采样模块的环境水体中的待测成分进行富集；
所述过滤模块包括过滤膜，用于对进入所述采样模块的环境水体进行过滤；
所述外部连接模块用于给所述采样模块提供支撑和与外部连接的接口和通道。
2.根据权利要求1所述的具有原位富集性能的环境水体采样装置，其特征在于，还包括：
所述采样模块中的放置室内设有若干空腔，所述空腔按等距圆周阵列分布，用于放置所述富集柱；
所述过滤模块还包括膜固定装置，所述膜固定装置包括支撑格栅和卡环；
所述外部连接模块包括入水部分和出水部分；
所述入水部分和出水部分的内部均为中空结构，用于容纳组装后的所述采样模块与过滤模块；
所述入水部分远离采样模块的一端为渐缩结构，与水体连接，另一端设有凸起；
所述出水部分远离采样模块的一端设有渐缩结构，能够用于与流体驱动装置连接，另一端设有卡槽，与所述入水部分的所述凸起相匹配；
所述入水部分和出水部分之间设置密封装置，以保证整个装置的密封性。
3.根据权利要求2所述的具有原位富集性能的环境水体采样装置，其特征在于，所述采样模块中富集柱的数量与放置室的空腔数量相匹配，二者数量根据采样需求进行设计，其中，预设数量为1至20个。
4.根据权利要求1-3任一项所述的具有原位富集性能的环境水体采样装置，其特征在于，所述富集柱材质为C18、尼龙、二氧化硅、功能性树脂材料。
5.根据权利要求1-3任一项所述的具有原位富集性能的环境水体采样装置，其特征在于，所述过滤模块中过滤膜材质为聚四氟乙烯、聚醚砜、混合纤维素酯、尼龙、聚偏氟乙烯中的一种。
6.根据权利要求5所述的具有原位富集性能的环境水体采样装置，其特征在于，所述过滤膜的孔径为0.1-2μm。
7.根据权利要求2所述的具有原位富集性能的环境水体采样装置，其特征在于，所述外部连接模块中入水部分表面的凸起通过旋入方式与出水部分的卡槽实现整个装置的组合；或者，所述外部连接模块中入水部分与出水部分通过螺纹结构进行连接，实现整个装置的组合。
8.根据权利要求2所述的具有原位富集性能的环境水体采样装置，其特征在于，所述流体驱动装置为针筒注射器或蠕动泵。
9.一种环境水体采样方法，其采用如权利要求1-8任一项所述的具有原位富集性能的环境水体采样装置进行操作，包括以下步骤：
步骤一：组装所述具有原位富集性能的环境水体采样装置，将其与外部的流体驱动装置连接；
步骤二：当采样模块中的富集柱本身不存在富集功能时，利用流体驱动装置将修饰剂载入富集柱中，对所述富集柱进行修饰活化，得到修饰活化的富集柱；当富集柱本身具有富集功能时，直接进行下一步骤；
步骤三：将环境水体载入所述修饰活化的富集柱中或者载入本身存在富集功能的富集柱中，对水体中待测物进行萃取富集，得到富集有待测物的富集柱；
步骤四：将富集有待测物的富集柱取出，装入卡套，连接至在线检测体系中；
步骤五：利用洗脱液对富集在富集柱上的待测物进行洗脱；
步骤六：利用洗脱液将洗脱下来的富集的待测物载入检测器中，对脱附的待测物进行在线痕量含量测定或形态分析。
10.根据权利要求9所述的环境水体采样方法，其特征在于，所述洗脱液选自2-巯基乙醇、2 ,3-二巯基丙醇、硫代硫酸钠、半胱氨酸、草酸铵和硝酸；所述修饰剂选自双硫腙、4 ,4'-联苯二硫醇、3 ,4-二甲基苯硫酚；所述检测器包括电感耦合等离子体质谱、原子吸收光谱、原子发射光谱、原子荧光光谱、气相色谱和液相色谱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211661827.8A CN115639337A (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 具有原位富集性能的环境水体采样装置及采样方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211661827.8A CN115639337A (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 具有原位富集性能的环境水体采样装置及采样方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115639337A true CN115639337A (zh) | 2023-01-24 |
Family
ID=84949890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211661827.8A Pending CN115639337A (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 具有原位富集性能的环境水体采样装置及采样方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115639337A (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009064044A1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-05-22 | Korea Biosystems Corp. | On-line analysis system for heavy metal using an electrochemical analysis method |
| CN103007575A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-04-03 | 天津工业大学 | 应用功能化无纺布膜片的快速简便固相萃取装置 |
| CN203663496U (zh) * | 2012-12-27 | 2014-06-25 | 天津工业大学 | 应用功能化无纺布膜片的快速简便固相萃取装置 |
| CN104771935A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-07-15 | 北京普立泰科仪器有限公司 | 一种固相萃取装置 |
| CN205263037U (zh) * | 2015-12-25 | 2016-05-25 | 北京吉天仪器有限公司 | 元素形态在线检测装置 |
| CN106932516A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-07-07 | 蔡明红 | 基于固相萃取采样柱的原位超声洗脱装置及超声洗脱方法 |
| CN206772835U (zh) * | 2017-06-06 | 2017-12-19 | 山西医科大学 | 水体中重金属的检测装置 |
| CN110068589A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-30 | 天津迪沃特生物电子科技有限公司 | 一种在线分析水中重金属的装置和方法 |
| US20200400622A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-24 | Peking University | Online measuring system, method and application for semi-volatile organic compound in gas phase |
| CN112378734A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-02-19 | 成都理工大学 | 一种环境水中痕量重金属的在线富集系统 |
| CN214538727U (zh) * | 2020-10-16 | 2021-10-29 | 爱博能(广州)科学技术有限公司 | 一种现场样品快速富集装置 |
| CN216051558U (zh) * | 2021-04-11 | 2022-03-15 | 淮安市疾病预防控制中心 | 一种基于指纹图谱的水质在线采样监测预警设备 |
| CN216410841U (zh) * | 2021-08-26 | 2022-04-29 | 北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心) | 一种现场用水样中元素的富集装置 |
| CN114755040A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-15 | 山东大学 | 一种水样与悬浮物原位联合采样装置及采样方法 |
-
2022
- 2022-12-23 CN CN202211661827.8A patent/CN115639337A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009064044A1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-05-22 | Korea Biosystems Corp. | On-line analysis system for heavy metal using an electrochemical analysis method |
| CN103007575A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-04-03 | 天津工业大学 | 应用功能化无纺布膜片的快速简便固相萃取装置 |
| CN203663496U (zh) * | 2012-12-27 | 2014-06-25 | 天津工业大学 | 应用功能化无纺布膜片的快速简便固相萃取装置 |
| CN104771935A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-07-15 | 北京普立泰科仪器有限公司 | 一种固相萃取装置 |
| CN205263037U (zh) * | 2015-12-25 | 2016-05-25 | 北京吉天仪器有限公司 | 元素形态在线检测装置 |
| CN106932516A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-07-07 | 蔡明红 | 基于固相萃取采样柱的原位超声洗脱装置及超声洗脱方法 |
| CN206772835U (zh) * | 2017-06-06 | 2017-12-19 | 山西医科大学 | 水体中重金属的检测装置 |
| CN110068589A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-30 | 天津迪沃特生物电子科技有限公司 | 一种在线分析水中重金属的装置和方法 |
| US20200400622A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-24 | Peking University | Online measuring system, method and application for semi-volatile organic compound in gas phase |
| CN214538727U (zh) * | 2020-10-16 | 2021-10-29 | 爱博能(广州)科学技术有限公司 | 一种现场样品快速富集装置 |
| CN112378734A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-02-19 | 成都理工大学 | 一种环境水中痕量重金属的在线富集系统 |
| CN216051558U (zh) * | 2021-04-11 | 2022-03-15 | 淮安市疾病预防控制中心 | 一种基于指纹图谱的水质在线采样监测预警设备 |
| CN216410841U (zh) * | 2021-08-26 | 2022-04-29 | 北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心) | 一种现场用水样中元素的富集装置 |
| CN114755040A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-15 | 山东大学 | 一种水样与悬浮物原位联合采样装置及采样方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 冯丽凤;刘宝敏;袁东星;: "海水中痕量重金属的薄膜扩散梯度技术原位富集", no. 1, pages 95 - 97 * |
| 吴冬梅;王爱霞;: "微型柱现场预富集流动注射火焰原子吸收光谱法测定环境水样中钴", no. 7 * |
| 梁生旺: "中药制剂分析", 中国中医药出版社, pages: 95 - 97 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Avivar et al. | Fully automated lab-on-valve-multisyringe flow injection analysis-ICP-MS system: an effective tool for fast, sensitive and selective determination of thorium and uranium at environmental levels exploiting solid phase extraction | |
| EP1451553B1 (en) | Device and method for micro sorbent extraction and desorption | |
| US6244117B1 (en) | Means for trapping contaminants contained in a gas | |
| Wang et al. | Coupling on-line preconcentration by ion-exchange with ETAAS: a novel flow injection approach based on the use of a renewable microcolumn as demonstrated for the determination of nickel in environmental and biological samples | |
| US20090311804A1 (en) | Magnetic bead assisted sample conditioning system | |
| US4942135A (en) | Method for preconcentrating a sample for subsequent analysis | |
| Avivar et al. | Smart thorium and uranium determination exploiting renewable solid-phase extraction applied to environmental samples in a wide concentration range | |
| CN211825881U (zh) | 一种自顶空气相色谱进样器 | |
| CN1749750A (zh) | 高效液相色谱仪 | |
| Miró et al. | Determination of ultratraces of nitrite by solid-phase preconcentration using a novel flow-through spectrophotometric optrode | |
| JP4673197B2 (ja) | 液体試料のモニタリング方法及び液体試料分析装置 | |
| CN103760004B (zh) | 一种溶剂解吸装置及方法 | |
| CN115639337A (zh) | 具有原位富集性能的环境水体采样装置及采样方法 | |
| US7666686B2 (en) | Method for sample preparation by solid phase extraction | |
| Holman et al. | Automated solid phase extraction of theophylline by sequential injection on renewable column | |
| US4829008A (en) | Analytical instrument with apparatus for sample concentrating | |
| CN101698519B (zh) | 水体有机污染物富集装置 | |
| CN111044650A (zh) | 一种自顶空气相色谱进样器 | |
| Frenzel | Microanalytical concept for multicomponent analysis of airborne particulate matter | |
| Tsizin et al. | Adsorption and extraction preconcentration of trace components in flow analytical systems | |
| CA2459344A1 (en) | Device for use in fluid assay | |
| RU73482U1 (ru) | Устройство отбора воздушных проб | |
| CN219369290U (zh) | 空气采样装置 | |
| CN2454779Y (zh) | 现场富集水中痕量有机物装置 | |
| CN2762132Y (zh) | 高效液相色谱仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230124 |